Como a Donaldson está a consolidar a inovação na filtragem

A importância de uma filtragem de ar de alta qualidade em ambientes de trabalho empoeirados não pode ser subestimada. Imagem: Adobe Stock

No entanto, muitas indústrias – particularmente aquelas que utilizam equipamentos pesados – poderiam se beneficiar de algo mais para impulsionar sua produtividade. Talvez um investimento marginal com resultados que vão além de ganhos marginais?

Poucos considerariam algo tão pouco glamoroso quanto a filtragem de ar como uma solução mágica, mas, no que diz respeito ao tempo de inatividade não planejado dos equipamentos, merece atenção – e quando poeira e contaminantes ultrapassam o filtro de ar de um motor, a queda no desempenho da máquina pode ser apenas a ponta do iceberg do tempo de inatividade.

Essa ideia é defendida por Mark Sala, diretor de gerenciamento de produtos de ar da Donaldson, uma empresa que desenvolve sistemas de filtragem para fabricantes de equipamentos originais (OEMs) desde 1915.

Em aplicações de construção de estradas, os filtros de ar protegem tanto os equipamentos caros quanto os operadores. Imagem: Adobe Stock

A Donaldson é reconhecida mundialmente por fornecer soluções de engenharia para os problemas dos clientes – desde a otimização do desempenho do motor até o atendimento a regulamentações de emissões rigorosas.

Prevenir danos ao motor causados por contaminantes é o cerne do trabalho realizado pela divisão de ar da empresa.

Como diz Sala, “A ventoinha do turbo costuma ser a primeira a ficar suja, mas eventualmente a contaminação acaba atingindo a própria reação de combustão. Injetores, pistões, camisas, todos ficam riscados e danificados.

“Nesse ponto, você perde compressão e potência, começa a queimar óleo e a ter vazamentos em vários lugares – e as emissões também se tornam um problema.”

O tempo de inatividade decorrente desse tipo de dano pode variar de inconveniente a catastrófico, dependendo da aplicação e da localização.

Uma boa filtragem consiste em evitar esses extremos, mas também em minimizar as quedas de desempenho mais lentas e menos visíveis. Ambos dependem muito da capacidade de forçar cada litro de ar admitido a passar pelo elemento filtrante, e por nenhum outro lugar.

O problema com a interface do operador

“Os profissionais do setor tendem a realizar a manutenção de tudo de acordo com um cronograma”, diz Sala.

“Discutimos isso detalhadamente em nossa divisão de aviação e pensamos em um produto que atendesse a essa expectativa, mas que também oferecesse valor agregado em termos de custo e confiabilidade.”

Embora a manutenção programada seja uma realidade, também se sabe que a manutenção prematura aumenta o risco. Durante cada serviço, existe a possibilidade de causar danos, especialmente em ambientes de trabalho empoeirados.

Sala afirma: “Cada vez que você faz a manutenção de um filtro, existe a possibilidade de introduzir contaminantes no seu sistema. Os dois piores dias da vida útil de qualquer filtro são quando você o retira para substituí-lo e no primeiro dia em que o instala, quando ele é menos eficiente em sua função.”

Mark Sala, diretor de gestão de produtos aéreos da Donaldson.

Sala entende que os operadores que trabalham no local muitas vezes tomam medidas por conta própria quando uma máquina começa a perder potência – retirando os filtros, batendo-os contra os pneus e reinstalando-os, só para voltar ao trabalho. Afinal, tempo é dinheiro. Mas a combinação de filtros baratos e o manuseio frequente que exigem tem um custo.

Outro especialista em filtragem de ar com vasta experiência prática é Steve Campbell, gerente de engenharia que celebra 25 anos na Donaldson. Como inventor, Campbell trabalhou com operadores que enfrentavam problemas de filtragem em diferentes países e regiões, e em uma ampla gama de aplicações.

Em resposta, ele afirma que tem "...constantemente tentado resolver esses problemas e criar produtos melhores ao longo do tempo."

“E uma coisa que ouvimos dos nossos clientes é que eles não querem mudar seus hábitos. Então, é simples: temos que projetar produtos que estejam alinhados com essa expectativa, permitindo que eles continuem fazendo o que gostam de fazer. Mas também oferecemos valor agregado além disso – seja em termos de custo, confiabilidade ou alguma forma de melhorar seu desempenho.”

Como diz Sala, “Qualquer um pode comprar um filtro barato, mas existe uma correlação direta entre a quantidade de poeira que passa pelo sistema de filtragem durante a vida útil do filtro e o impacto disso não apenas na sua durabilidade, mas também no desempenho do motor.

“Quanto mais vezes você interage com o filtro, mais contaminantes são levados pelo fluxo e mais o tempo até a próxima manutenção importante é reduzido. Prolongar esse intervalo o máximo possível é a maneira de melhorar o custo total de propriedade da máquina.”

Em circunstâncias normais, esse tipo de dano causado por contaminantes não resultará em falha drástica do motor, mas, mais cedo ou mais tarde, ocorrerá pelo menos uma redução de potência.

“De um modo geral, você verá uma perda gradual e progressiva de desempenho a longo prazo”, explica Campbell. “Você notará uma pequena perda de compressão, uma pequena perda de potência, e isso vai se acumulando aos poucos. É por isso que é difícil realmente entender a diferença entre uma boa filtragem e uma má filtragem; é um investimento de longo prazo.”

O selo é a chave.

No coração da filtragem de ar está a vedação – o elemento que garante que todo o ar passe pelo meio filtrante, sem vazamentos.

Purificador de ar Donaldson com tecnologia ArmorSeal™

Como diz Sala: “Se pensarmos num motor a diesel atual, para cada litro de combustível que consome, consome cerca de 15 litros de ar. É um volume adicional enorme que temos de garantir que esteja protegido, em comparação com alguns dos nossos equivalentes a combustíveis líquidos – e só temos uma oportunidade para o fazer.”

“O óleo recircula, então o filtro tem muitas oportunidades de capturá-lo. Nossa tarefa é capturar um volume muito grande de ar a qualquer momento, e esse fluxo é constante. Se o filtro falhar em algum momento, pode ocorrer uma falha catastrófica.”

Na visão de Sala, existem dois aspectos cruciais na filtragem do ar: o primeiro é o próprio meio filtrante, que filtra o ar; o segundo é a vedação necessária para garantir que o ar passe pelo meio filtrante e por nenhum outro lugar.

Considerando que cada evento de manutenção não planejado, devido à filtragem de ar, representará um impacto negativo no desempenho e um risco de contaminação, a vedação entre esses eventos torna-se crucial e deve ser capaz de suportar o manuseio no mundo real.

Na Donaldson, Campbell e sua equipe receberam o que ele descreve (em tom de brincadeira, mas não totalmente) como "a tarefa impossível" de projetar uma vedação que pudesse ajudar a estender significativamente os intervalos de manutenção dos filtros de ar.

Ele diz: “Sabíamos que queríamos voltar a usar uma vedação radial, que a Donaldson inventou, patenteou e lançou no mercado em 1987. Esse é basicamente o padrão da indústria pelo qual tudo é medido.”

“Queríamos voltar ao básico da filtragem, o que significava fornecer algo extremamente robusto e confiável, mas sem o custo adicional inerente.”

"É claro que sabemos que as pessoas estão batendo os filtros contra pneus e para-lamas – elas farão o que for preciso para continuar funcionando quando enfrentarem tempo de inatividade ou perda de desempenho, mesmo que isso cause problemas maiores e mais tarde."

“Quando Mark me deu os parâmetros deste trabalho, eu sabia que era algo muito importante. É realmente muito difícil desenvolver uma vedação que possa ser aplicada tanto em equipamentos grandes quanto pequenos. Algo que tenha a capacidade de proteger tudo, desde um motor de um milhão de dólares até um cortador de grama, sem precisar ser trocado.”

A tarefa impossível

O desafio que Campbell enfrentou começou com o fato de que a vedação radial é, em suas palavras, "basicamente uma sacada genial".

Steve Campbell, gerente de engenharia da Donaldson.

A vedação radial é simples, porém muito robusta, sendo também uma das soluções mais econômicas já vistas no setor.

Sala concorda, dizendo: “Já vimos processos de fabricação ruins e clientes abusando dos filtros, mas as vedações radiais têm uma capacidade incrível de absorver essas impurezas. Precisávamos encontrar uma maneira de manter essa capacidade e, ao mesmo tempo, aprimorá-la de uma forma que agregasse valor.”

Esses foram alguns dos parâmetros que Campbell teve que considerar no início de um intenso processo de desenvolvimento.

Em primeiro lugar, sobre o material, ele diz: “Em 2013, inventei uma combinação de uretano rígido e macio e, quando começamos a discutir a nova vedação, decidi pesquisar como o material estava se comportando em campo.

“Descobri que fabricamos 8 milhões de filtros desde 2013 e não recebemos nenhuma reclamação de garantia relacionada a essa tecnologia.

“Lembro-me de ter dito ao Mark o quão robusta era aquela solução, e imediatamente soubemos que tínhamos algo ali com que poderíamos trabalhar.”

Uma combinação de modelagem computacional, prototipagem e testes rigorosos se seguiu até que, por volta da 500ª iteração, a equipe chegou à versão que em breve será lançada no mercado como ArmorSeal ^TM .

“Sabíamos que tínhamos encontrado algo promissor quando realmente não conseguimos fazer o produto falhar nos testes de durabilidade”, ele relembra. “Tínhamos um elemento tão cheio de poeira que foram necessárias duas pessoas para levantá-lo do chão. Ele chegou a ser expelido do filtro de ar durante o teste, mas permaneceu selado. Quando o recolocamos, ele ainda passou no teste.”

Em um contexto de construção, onde os filtros são expostos a vibração, impacto, uso indevido por parte do operador e condições ambientais extremas, esse tipo de margem é significativo.

Quando os ganhos ultrapassam os limites.

Mas o ArmorSeal ^™ não é apenas uma nova geometria de vedação, é uma tecnologia que traz benefícios para todos os aspectos da filtragem de ar.

Como Campbell afirma, “Na verdade, ele ganha em todos os níveis, e é por isso que estamos tão animados em vê-lo no mercado. Observamos uma redução nas restrições, melhorias na capacidade de retenção de poeira e também benefícios significativos em termos de facilidade de manutenção.”

O ArmorSeal da Donaldson promete ser uma solução de filtragem de fácil instalação para máquinas de todos os tamanhos. Imagem: Adobe Stock

Outras vantagens incluem a resposta tátil da vedação. Como Sala destaca, “Ao localizar a vedação no filtro, você sabe sem dúvida que ela está encaixada corretamente e pode fazer isso sem olhar. Você poderia até mesmo realizar a manutenção com apenas uma mão.”

O trabalho da equipe no projeto da vedação também levou Donaldson a repensar a forma como ela interage com a carcaça, especialmente em aplicações de alta vibração, onde os filtros de ar são montados diretamente no motor.

“Esta é realmente uma opção de fácil instalação”, diz Sala, “permitindo a reutilização de componentes e minimizando o investimento do cliente”.

Isso se deve ao fato de a interface ArmorSeal poder ser combinada com diferentes geometrias de saída sem a necessidade de revalidar a vedação a cada vez.

E, quando o ArmorSeal for lançado no início de 2026, Donaldson espera que seja visto pelos fabricantes de equipamentos originais (OEMs) como uma arquitetura de vedação projetada para eliminar os pontos fracos óbvios na filtragem de ar, para que a inovação futura possa se concentrar em outras áreas.

“Na verdade, essa é a essência do que a Donaldson faz”, conclui Sala. “Sim, vendemos filtros e purificadores de ar, mas o que realmente nos motiva a sermos pagos para oferecer aos clientes é justamente esse tipo de personalização – trata-se de resolver problemas.”

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Este artigo foi produzido pelo KHL Content Studio, em colaboração com especialistas da Donaldson.

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Todas as imagens sem crédito são cortesia de Donaldson.

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